Biodruk 3D bariery krew-mózg w skali nanometrycznej

0

Dynamiczny charakter branży biodruku 3D wiąże się z ciągłym rozwojem nowych projektów – skoro udało się już odtworzyć tkankę wątroby z niemalże w pełni funkcjonalnym unaczynieniem, przychodzi czas na pozostałe narządy. Włoscy naukowcy biorą na celownik kolejną strukturę anatomiczną – barierę krew-mózg.

Bariera krew-mózg to specyficzny filtr, złożony z komórek śródbłonka w naczyniach krwionośnych i komórek glejowych, który chroni nasz układ nerwowy przed toksycznym wpływem niektórych substancji krążących w naszym krwioobiegu, jednocześnie zapewniając odżywienie neuronów przez selektywne przepuszczanie związków. Komórki śródbłonkowe zespolone są ze sobą specjalnymi połączeniami międzykomórkowymi. Dodatkowo, naczynia otoczone są stopkami astrocytów, czyli komórek glejowych.

Problem z przepuszczalnością bariery pojawia się gdy potrzebne są leki działające na tkankę mózgową – na przykład w chorobie Parkinsona, czy nowotworach układu nerwowego. Podczas prac nad nowymi substancjami leczniczymi pojawia się znany od dawna problem: brakuje elementu pośredniego pomiędzy badaniami in vitro i na zwierzętach, a badaniami  na ludziach. Testy leków na zwierzętach są nie tylko przez niektóre kręgi uważane za nieetyczne, ale często też okazuje się, że wpływ substancji na organizmy  gryzoni odbiega od efektu wywieranego na ludzi w późniejszych fazach badań.

Włoski zespół stworzył mikroprzepływowy model mózgowych naczyń włosowatych w skali 1:1. Porowate mikrokanaliki o średnicy 10 µm powstałe z użyciem polimeryzacji dwufotonowej mogą zostać obsadzone komórkami śródbłonkowymi, co pozwala na odtworzenie części funkcji bariery. Polimeryzacja dwufotonowa to jedna z metod utwardzania żywicy światłem lasera. Żywica ulega utwardzeniu tylko, gdy jej cząsteczki pochłoną dokładnie dwa fotony, co czyni tę technologię wysoce precyzyjną i pozwala na druk 3D skomplikowanych nanostruktur.

Mikrokanaliki zostały zaprojektowane tak, aby prędkość przepływu płynu była identyczna z obserwowaną w prawdziwych kapilarach mózgowych człowieka. Kolejnym etapem badań będzie dodanie do modelu elementu glejowego, czyli astrocytów z wypustkami otaczającymi włośniczki, co pozwoli na pełne odtworzenie funkcji bariery.

Jak wskazuje Gianni Ciofani, profesor nadzwyczajny i koordynator grupy badawczej, stworzenie modelu umożliwia badanie bariery krew-mózg w pełni kontrolowanych warunkach, umożliwiając nie tylko efektywniejszą pracę nad nowymi lekami, ale też poznanie nieznanych dotąd mechanizmów stojących u podstaw niektórych patologii układu nerwowego o pochodzeniu naczyniowym.

Źródło: publikacja źródłowa via 3dprint.com

Udostępnij.

O autorze

Studentka kierunku lekarskiego. Od kilku lat pośrednio związana z branżą FDM. Wbrew pozorom, pisze nie tylko o druku 3D w medycynie.